1. Struktura włókien optycznych
Jakiśświatłowód(OF) to przezroczyste włókno dielektryczne służące do prowadzenia światła. Praktyczny światłowód składa się z wielu warstw przezroczystych mediów, ogólnie podzielonych na trzy warstwy:
Rdzeń: Znajduje się w środku włókna (średnica 5~80 μm), składa się z-krzemionki o wysokiej czystości, domieszkowanej niewielką ilością domieszek (np. dwutlenku germanu, pięciotlenku fosforu) w celu zwiększenia jego współczynnika załamania światła (n1). W przypadku włókien komunikacyjnych średnica rdzenia wynosi 5–10 μm (włókno jednomodowe) lub 50–80 μm (włókno wielomodowe).
Okładzina: otaczający rdzeń (średnica ~125 μm), złożony z-krzemionki o wysokiej czystości z niewielką ilością domieszek (np. trójtlenku boru), mający na celu zmniejszenie jego współczynnika załamania światła (n2), nieco niższego niż rdzeń). Okładzina może być jedno-lub wielowarstwowa-.
Powłoka: Najbardziej zewnętrzna warstwa (wykonana z akrylanu, gumy silikonowej lub nylonu), pełniąca funkcję ochronną. Obejmuje powłokę podstawową i powłokę wtórną (płaszcz). Po powleczeniu zewnętrzna średnica włókna wynosi około 1,5 cm.
2. Klasyfikacja włókien optycznych
Istnieją 4 główne metody klasyfikacji włókien optycznych; można je także klasyfikować według składu (np. włókna krzemionkowe, włókna-zawierające fluor, włókna z tworzyw sztucznych itp.).
(1) Klasyfikacja według profilu współczynnika załamania światła-przekroju światłowodu
Podzielony naWłókno indeksowe krokowe (SIF)IWłókno o stopniowanym indeksie (GIF).
Włókno indeksujące krok: Współczynniki załamania rdzenia i płaszcza są jednolite (oznaczone odpowiednio \\(n_1\\) i \\(n_2\\)), ze skokową zmianą na styku rdzenia i płaszcza. Profil współczynnika załamania światła wyraża się jako:
Była to wczesna struktura włókien, stopniowo zastępowana włóknami o stopniowanym indeksie we włóknach-wielomodowych, ale odzyskała zainteresowanie jako struktura głównego nurtu we włóknach jedno-modowych.
Stopniowane włókno indeksowe: współczynnik załamania światła na osi rdzenia (n1) jest największy, stopniowo maleje wzdłuż kierunku promieniowego (zgodnie z prawem parabolicznym) i spada do współczynnika załamania światła płaszcza (n2) na granicy faz-płaszcza rdzenia; współczynnik załamania światła płaszcza jest jednolity (n2)
Profil współczynnika załamania światła wyraża się jako:
Gdzie: g jest wykładnikiem profilu współczynnika załamania światła; (a1) jest promieniem rdzenia; (Delta) to względna różnica współczynnika załamania światła
Cecha: zmniejsza dyspersję modową we włóknach wielomodowych-i zwiększa przepustowość.
(2) Klasyfikacja według liczby trybów propagacji
Podzielony naŚwiatłowód wielomodowy-(MMF)IŚwiatłowód jednomodowy (SMF).
Światłowód wielomodowy-: Dla danej długości fali roboczej w światłowodzie istnieje wiele trybów transmisji. Profil współczynnika załamania światła w-przekroju poprzecznym może być jednolity (tryb-stopniowy-o wielu indeksach) lub nie-jednolity (tryb o stopniowanym-wieloma-stopniowym współczynniku).Cechy: Słaba charakterystyka transmisji, wąska szerokość pasma, mała wydajność transmisji.
Światłowód jednomodowy: Dla danej długości fali roboczej w włóknie istnieje tylko jeden tryb transmisji (mod podstawowy), bez intermodalnej różnicy opóźnień.Cechy: Przepustowość znacznie większa niż w przypadku włókien wielomodowych-, odpowiednia do-szybkiej transmisji.
(3) Klasyfikacja według roboczej długości fali
Podzielony naWłókna o krótkich-falachIWłókna o długich-falach.
Włókna o krótkich-falach: Długość fali 0,6 ~ 0,9 μm (typowa wartość 0,85 μm), wczesny produkt, obecnie rzadko używany.
Włókna o długich-falach: Długość fali 1,0 ~ 2,0 μm (typowe wartości 1,31 μm, 1,55 μm). W tym paśmie włókna krzemionkowe charakteryzują się niskim tłumieniem i małą dyspersją materiału. Cechy: Niskie tłumienie, szerokie pasmo, odpowiednie do komunikacji na duże-odległości i-dużej przepustowości.
(4) Klasyfikacja według rodzaju płaszcza
Podzielony naCiasne-buforowane włóknaILuźne-włókna rurowe.
Ciasne-buforowane włókna: Powłoki drugorzędne i trzeciorzędne są ściśle związane z powłoką podstawową, rdzeniem i płaszczem. Wada: charakterystyka temperaturowa pogarsza się po nałożeniu płaszcza (materiał płaszcza ma wysoki współczynnik rozszerzalności; skurcz w niskiej-temperaturze powoduje mikrozginanie włókna, zwiększając tłumienie).
Luźne-włókna rurowe: Wstępnie-powlekane włókno jest luźno umieszczone w plastikowej rurce, bez powłoki wtórnej ani trzeciorzędnej.Zalety: Prosty proces produkcyjny; lepsze właściwości tłumiące-temperaturowe i właściwości mechaniczne niż coraz powszechniej stosowane włókna-ściśle buforowane.
